Las técnicas de
fabricación de palas pueden ser relevantes para el futuro de las turbinas
eólicas y en términos de mejorar la vida útil de los componentes. La eólica
marina esta evolucionando cada día hacia turbinas mayores con dimensiones de
palas que rozan lo inimaginable. Nuevas soluciones como la fabricación
automatizada, ya sea que impliquen la colocación de laminado compuesto de fibra
o procesos de impresión 3D con aditivos tanto para moldes como para las palas
permitirían una reducción de costos impulsada por la tecnología en la
fabricación, al tiempo que reducirían la incertidumbre en el proceso. También
sería posible una adaptación adicional y más rápida a las necesidades
específicas del cliente bajo el llamado paradigma de la nueva industria 4.0,
así como pruebas rápidas de nuevos perfiles aerodinámicos. Se espera que los
sensores y actuadores desempeñen un papel importante en la futura fabricación
de palas de turbinas eólicas para una mejor supervisión y diseño.
Un material alternativo a
las palas de la turbina eólica de fibra de vidrio son los materiales prefabricados
como telas. Podrían reducir significativamente los costos de producción y el
peso de las cuchillas. Esta tecnología utiliza tela tensada envuelta alrededor
de una estructura de pala de estructura espacial, es decir, una estructura
rígida liviana, que reemplaza el diseño actual de la pala de turbina eólica. La
estructura de la pala se modificaría por completo, permitiendo un fácil acceso
y reparación al tejido para mantener el rendimiento estándar de la turbina
eólica.
Los nuevos materiales a
base de poliuretano, como las láminas pre impregnadas de poliuretano y las
preformas de espuma de fibra de vidrio/poliuretano se pueden utilizar para
producir cuchillas más ligeras, más fuertes y más largas, en comparación con
las versiones comerciales actuales basadas en epoxi. Una propiedad clave de las
palas de la turbina eólica es la resistencia a la fractura inter laminar. La
incorporación de nanotubos de carbono de paredes múltiples en compuestos de
poliuretano puede duplicar la resistencia a la fractura de las cuchillas de epoxi.
La producción de palas de
aerogeneradores sigue siendo un proceso bastante manual y tedioso. La
automatización tiene el potencial de simplificar la producción y reducir los
costos. Producir cuchillas con procesos de impresión 3D podría ser muy
beneficioso a este respecto. Dado que estas técnicas de fabricación alternativas
son aplicaciones de tecnologías existentes, esto no debería considerarse una
tecnología radicalmente nueva. Esto también conduciría a una reducción de
costos incremental. Sin embargo, se puede observar que estas técnicas de
fabricación se utilizan para estructuras de pequeña escala, mientras que la
aplicación en el sector de la energía eólica normalmente requeriría escalas
mucho más grandes, por lo que en la actualidad todavía necesita de un tiempo de
evolución.
Los nuevos materiales para
las palas tienen mucho potencial, particularmente a mayor escala. Los nuevos
materiales diseñados adecuadamente podrían contribuir a reducir el peso y
aumentar la rigidez de una cuchilla. Seria importante contar con una nueva
fibra/s que se adaptasen mejor a las palas de la turbina eólica que las fibras
de carbono actualmente existentes, lo que sería claramente un añadido valiosa
para el sector de la eólica.
Hasta este momento han
sido varios los proyectos que intentan avanzar sobre este tópico, no obstante todavía
hay varios desafíos que abordar con respecto a los nuevos textiles y su
comportamiento (particularmente sus propiedades de fatiga y rendimiento). Se
requerirá una investigación más activa para acelerar los desarrollos en esta
área. Al tratarse las palas de un elemento de costo relativamente alto y al
vivirse la situación actual de escalado al alza en las dimensiones de los
aerogeneradores marinos, esto debería verse como un área prioritaria.
Source:
Watson S. et al. Future emerging technologies in the
wind power sector: A european perspective, Renewable and Sustainable Energy
Reviews, vol. 113. 2019.
US Department of Energy. Fiber reinforced polymer
composite manufacturing workshop: summary report 2014. DOE/EE-1041.
Bullis K. GE hopes to make its cloth wind turbine
idea fly. MIT Technol Rev; 2012.
US Department of Energy. Transforming wind turbine
blade mold manufacturing with 3D printing. 2017. DOE/GO-102016-4870.
Hupka F. et
al. Polyurethane prepreg and composite fiber element produced therefrom. 2016.
Mishnaevsky L. et al. Materials for wind turbine
blades: an overview. Materials 2017;10:1285.
Williamson K. Bayer develops polyurethane composite for wind turbine blades. Renew Energy Focus 2011.
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